玻璃在日常隨處可見(jiàn)，為我們起到遮風(fēng)擋雨、放啥耐塵的作用，那么，由此一來(lái)，所受的自然天氣災(zāi)害也是必不可免的，特別是紫外線對(duì)于玻璃的損害，那可嚴(yán)重的很。關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，正航儀器專業(yè)工程師進(jìn)行了試驗(yàn)，我們一起來(lái)追蹤整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程和研究結(jié)果吧！
一、試驗(yàn)材料及試樣制備
試驗(yàn)材料: E 型平紋玻璃纖維布, 天津合成材料廠產(chǎn)品; 196S不飽和聚酯樹(shù)脂, 過(guò)氧化甲乙酮引發(fā)劑和環(huán)烷酸鈷促進(jìn)劑, 試樣制備: 利用真空輔助成型工藝(VAR I)將玻璃纖維布與不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合, 玻璃纖維布采用的是0b鋪層方式。
二、試驗(yàn)方法
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB /T16422- 1997 實(shí)驗(yàn)室光源曝露試驗(yàn)方法, 本次試驗(yàn)在室溫條件下進(jìn)行了人工加速老化試驗(yàn). 老化用紫外線燈源采用的是知名廠家生產(chǎn)的SJD 型紫外線燈, 該燈波長(zhǎng)為254nm, 屬短波紫外線, 該燈的紫外線輻照度為30W /m2.為了對(duì)比照射時(shí)間對(duì)材料強(qiáng)度的影響, 試樣進(jìn)行了從20 h到200 h等跨距的紫外線照射(跨距為30 h), 并保證每照射時(shí)間組內(nèi)有8個(gè)有效試樣. 照射過(guò)程中, 燈源與試樣始終保持100 mm 距離 . 照射完畢后, 將試樣進(jìn)行拉伸測(cè)試.
拉伸測(cè)試儀器采用的是美國(guó)INSTRON3369型強(qiáng)力機(jī). 綜合ASTM - D3039/D3039- 95 規(guī)范和我國(guó)的GB1447- 83標(biāo)準(zhǔn), 選擇拉伸試樣尺寸為25mm *250mm.
三、試驗(yàn)結(jié)果分析
1、表面形態(tài)分析
試樣的老化現(xiàn)象首先體現(xiàn)在顏色上. 根據(jù)表面顏色對(duì)比觀察, 試樣在經(jīng)過(guò)紫外線輻射作用后, 表面出現(xiàn)黃變, 即顏色變黃, 而且隨著輻射時(shí)間的增加, 試樣色變程度加深.
圖1為紫外線處理前后試樣表面形態(tài)SEM 圖, 可以看出, 試樣在經(jīng)過(guò)紫外線照射后, 表面形態(tài)出現(xiàn)較明顯變化. 圖1( a)要明顯比圖1( b)表面粗糙很多, 樹(shù)脂鼓起, 有剝落感且伴隨少許細(xì)小裂紋. 整體來(lái)看, 裂紋的分布十分不均勻. 裂紋的不均勻分布與表面樹(shù)脂發(fā)色團(tuán)的不均勻性導(dǎo)致局部應(yīng)力集中有一定的關(guān)系. 由圖2可以清楚地看到連接樹(shù)脂表層與樹(shù)脂/纖維結(jié)合處有細(xì)小裂紋, 這說(shuō)明隨著紫外線的持續(xù)照射, 材料內(nèi)部光化學(xué)反應(yīng)不斷進(jìn)行和應(yīng)力長(zhǎng)時(shí)間的積累, 裂紋便首先出現(xiàn)在應(yīng)力集中部位. 隨著反應(yīng)由表及里的進(jìn)一步深入, 裂紋不斷累積且延伸, 最終反應(yīng)在材料表面出現(xiàn)裂紋以及材料界面性能的惡化.
2、拉伸性能分析
圖3為UV 照射前后試樣拉伸斷裂面SEM 圖. 拉伸測(cè)試后的試樣斷裂面從整體來(lái)看, 未處理試樣斷面處可以清楚看到較多和較順直緊密的經(jīng)紗和緯紗; 而紫外線照射200 h后的試樣斷裂處的經(jīng)緯紗殘留較少, 尤其是緯紗幾乎全部被拔出, 且能夠看到紗線被拔出后留下的樹(shù)脂凹槽.相比較而言, 圖3( a)中樹(shù)脂與纖維間的結(jié)合狀況要明顯比圖3( b)緊密得多, 開(kāi)裂現(xiàn)象不明顯, 這說(shuō)明長(zhǎng)期的紫外線照射確實(shí)會(huì)對(duì)材料界面有一定的破壞作用. 由于紫外線并不能完全穿透層合板, 所以層合板復(fù)合材料的斷裂形態(tài)并未發(fā)生變化, 仍屬脆性斷裂,這一點(diǎn)通過(guò)其拉伸曲線可以證明。
紫外線老化后的試樣拉伸強(qiáng)度起初會(huì)出現(xiàn)輕微上升, 隨后會(huì)隨著照射時(shí)間的延長(zhǎng)而迅速下降, 而且, 下降的速率要遠(yuǎn)大于上升速率. 這主要由于, 在開(kāi)始階段, 樹(shù)脂基體的后固化和物理老化占主導(dǎo). 基體的后固化使樹(shù)脂與纖維的結(jié)合更加緊密, 界面性能的提高有利于提高試樣的拉伸性能; 而試樣的物理老化會(huì)提高熱固性樹(shù)脂的密度、剛性和拉伸強(qiáng)度等 , 從而使試樣的拉伸強(qiáng)力輕微上升. 隨著輻射時(shí)間的延長(zhǎng), 紫外線對(duì)于試樣的光解作用逐漸顯現(xiàn)出來(lái), 樹(shù)脂中大分子鏈的斷裂及應(yīng)力集中導(dǎo)致的裂紋, 造成了基體性能和界面結(jié)合狀況的急劇下降, 最終導(dǎo)致試樣拉伸強(qiáng)度的大幅度下降. 在110 h處變化趨勢(shì)的例外, 主要由于復(fù)合過(guò)程中操作不良(樹(shù)脂配兌誤差和加熱溫度及時(shí)間的控制不當(dāng))和測(cè)試誤差造成的.



由表2 可知, 在試驗(yàn)范圍內(nèi), 試樣的拉伸強(qiáng)力在50 h處達(dá)到, 上升率為10. 310 /0; 而在200 h 處降至, 下降率為23. 810 /0, 強(qiáng)力的極差為49. 909. 可見(jiàn), 經(jīng)過(guò)紫外線照射處理后的試樣的拉伸性能變化較顯著, 隨著照射時(shí)間的延長(zhǎng), 強(qiáng)力呈下降趨勢(shì).
四、試驗(yàn)結(jié)論
通過(guò)以上一系列的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析, 認(rèn)為紫外線對(duì)不飽和聚酯基玻璃鋼材料的拉伸性能具有較明顯的不利影響. 盡管短期的紫外線照射(小于80 h)會(huì)部分提高材料的拉伸強(qiáng)力, 在50 h處獲得上升率為10. 310 /0. 但是隨照射時(shí)間的延長(zhǎng)(大于140 h) , 玻璃鋼材料的拉伸性能主要呈下降趨勢(shì), 而且下降幅度較顯著, 200 h處下降率為23. 810 /0. 可見(jiàn), 紫外線作為一個(gè)重要致老因素, 確實(shí)對(duì)不飽和聚酯基玻璃鋼制品產(chǎn)生著不可忽視的影響, 無(wú)論是玻璃鋼材料表面形態(tài)的變化, 還是最終導(dǎo)致材料拉伸性能的下降, 都會(huì)直接影響到實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的安全性。http://www.nanke022.com